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2.3.1 数字信号的模拟信号编码

在计算机网络的远程通信中,通常采用频带传输。若要将基带信号进行远程传输,要先将其转换为频带信号(即模拟信号),再在模拟信道上传输。这个变换就是数字数据的模拟信号编码过程(即调制过程)。

调制就是利用基带信号对模拟载波信号的某些参量进行控制,使这些参量随基带信号的变化而变化的过程。而解调是调制的逆过程,就是把从信道上接收到的模拟信号转换为数字数据。调制后的信号称为已调信号。它包含了调制信号的所有信息。

模拟信号传输的基础是低频载波。它是频率恒定的连续信号。例如,设载波信号为正弦交流信号,即

式中 A ——幅度;

ω ——角频率;

——相位。

因此,载波具有三大要素:振幅、频率和相位。数字数据调制载波信号有3 种基本形式:移幅键控法(ASK)、移频键控法(FSK)和移相键控法(PSK)。

1)移幅键控法

移幅键控法(ASK)就是利用基带脉冲信号对模拟载波信号的幅度进行控制,使其随基带脉冲的变化而变化,频率和相位均不变。实际上,就是用载波的两种不同幅度来表示二进制数的两种不同状态。例如,用振幅恒定的载波存在表示一个二进制数字“1”,而另一个二进制数字“0”则用载波不存在来表示,如图2.8(b)所示。

图2.8 数字信号的模拟信号编码的3 种调制方式

(a)数字信号原波形 (b)移幅键控法 (c)移频键控法 (d)移相键控法

ASK技术简单,实现容易,但抗干扰能力较差,容易受载波信号幅度变化的影响,是一种低效的调制技术。在电话线路上,通常只能达到1200 bit/ s的数据传输率。

2)移频键控法

移频键控法(FSK)是调制载波的频率,是利用基带脉冲信号对模拟载波信号的频率进行控制,使其随基带脉冲的变化而变化(通过改变载波信号的角频率来表示数字信号中的1 和0),幅度和相位均不变,即用载波频率附近的两个不同频率表示两个二进制值,如图2.8( c)所示。

FSK由键控方法实现,利用数字信号控制开关对两个不同的独立载波频率源进行选通。FSK技术较简单,实现较容易,抗干扰能力较强,是目前较常用的调制方法。

例如,在电话信号的传输上,把300~3400 Hz分成两个带宽:一个带宽用于发送,另一个带宽用于接收。通常可达到1200 bit/ s的数据传输率,而且不受载波信号幅度变化的影响,通信质量高。

3)移相键控法

移相键控法(PSK)是调制载波的相位,利用载波信号相位移动来表示不同的二进制值。在二相移位键控法中,用发送与以前所发送信号串同相位的信号表示“0”,用发送与以前所发送信号串反相位的信号表示“1”。如图2.8( d)所示,移相键控法也可使用多于二相的位移,如四相位移。 PSK技术比FSK方式更有效。在电话线路上,传输速率可达到9600 bit/ s。但是,移相键控法(PSK)实现技术更复杂。 kfmuKzXarlDzmn0/ql9G7lxH3U76ykdtgywALxMV09y+ooDfKBSsHKdN3k6HF4l5

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